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摘 要： 摘 要：設(shè)計合理的脫硫劑給料系統(tǒng)是保證循環(huán)流化床清潔燃燒的前提之一，脫硫劑給料系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)有鍋爐容量以及鍋爐本體給料點的數(shù)量和位置，并合理配置系統(tǒng)設(shè)備及附件的布置。根據(jù)天源熱電有限公司鍋爐容量、燃燒參數(shù)及現(xiàn)有輸煤系統(tǒng)位置和煤場布置，采用爐
摘 要：設(shè)計合理的脫硫劑給料系統(tǒng)是保證循環(huán)流化床清潔燃燒的前提之一，脫硫劑給料系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)有鍋爐容量以及鍋爐本體給料點的數(shù)量和位置，并合理配置系統(tǒng)設(shè)備及附件的布置。根據(jù)天源熱電有限公司鍋爐容量、燃燒參數(shù)及現(xiàn)有輸煤系統(tǒng)位置和煤場布置，采用爐前混合方式，即在燃料煤輸送過程中加入電石渣干粉脫硫劑，電石渣和煤粉混合后送入爐膛燃燒。
關(guān)鍵詞：熱電廠,電石渣,脫硫,應(yīng)用
一、企業(yè)基本情況
合肥天源熱電有限公司是一家國有獨資的熱、電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，注冊資金1 000萬元，總資產(chǎn)1.4億元，位于合肥市國家級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)天智路50號。公司主要從事向高新區(qū)及合肥市西區(qū)企事業(yè)單位、居民用熱用戶供汽和集中供熱并向合肥市電網(wǎng)輸送電力。天源熱電有限公司現(xiàn)擁有二期二臺75t/h中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐，并配一臺15MW的抽凝式汽輪發(fā)電機組和三期二臺75t/h中溫中壓循環(huán)流化床鍋爐。為滿足高新區(qū)及合肥西熱區(qū)日益增長供熱需求，公司三期工程建設(shè)完成后，公司最終裝機達(dá)到四爐(4×75t/h )三機(1×C15+2×B6)。公司已經(jīng)裝配了爐內(nèi)石灰石脫硫系統(tǒng)、布袋除塵裝置，同時安裝了煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)。公司脫硫系統(tǒng)改造項目是利用電石渣代替氧化鈣作為脫硫劑，利用工業(yè)固廢以廢治廢，保護(hù)環(huán)境，節(jié)省生產(chǎn)成本。
二、電石渣脫硫系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)方案
(一)循環(huán)流化床鍋爐脫硫機理及影響因素
循環(huán)流化床燃燒技術(shù)自20 世紀(jì)80 年代研究和開發(fā)以來，迅速發(fā)展成為新一代高效、低污染的清潔燃燒技術(shù)得以廣泛應(yīng)用。循環(huán)流化床鍋爐的流體動力特性、燃燒與傳熱特性、結(jié)構(gòu)特性、脫硫特性，使其具備許多獨特的優(yōu)點:燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高、易于實現(xiàn)高效脫硫以及氮氧化物排放低。另外，還有負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大，灰渣可以實現(xiàn)綜合利用等優(yōu)點。
循環(huán)流化床鍋爐的燃燒脫硫過程是將脫硫劑送入爐內(nèi)，脫硫劑進(jìn)入爐內(nèi)首先煅燒生成氧化鈣，氧化鈣再與燃料燃燒生成的二氧化硫氣體進(jìn)行反應(yīng)。最常用的脫硫劑是石灰或石灰石，其原理為石灰與煤燃燒產(chǎn)生的硫的氧化物接觸反應(yīng)，生成穩(wěn)定的硫酸鈣。
CaCO3(石灰石)→CaO+CO2
CaCO3、MgCO3(白云石)→CaO+MgO +2CO2
Ca(OH)2(消石灰)→CaO+H2O
CaO+SO2+1/2O2→CaSO4
影響循環(huán)流化床鍋爐脫硫效率的主要影響因素。一是Ca、S摩爾比的影響。Ca、S摩爾比被認(rèn)為是影響脫硫效率和SO2排放的首要因素, 根據(jù)試驗表明, Ca、S摩爾比為1.5～2.5 時，脫硫效率最高，而繼續(xù)增加Ca、S摩爾比或脫硫劑量時，脫硫效率增加的較小，不僅如此，繼續(xù)增加脫硫劑的投入量會帶來其他副作用，如增加物理熱損失，影響燃燒工況等。二是床溫的影響。床溫的影響主要在于改變了脫硫劑的反應(yīng)速度、固體產(chǎn)物分布及孔隙堵塞特性，從而影響脫硫效率和脫硫劑的利用率。有關(guān)文獻(xiàn)表明, 床溫控制在850～900℃時, 能夠達(dá)到較高的脫硫效率。三是脫硫劑粒度的影響, 采用較小的脫硫劑粒徑時，脫硫劑比表面積大，與煙氣接觸充分，脫硫效果好。一般脫硫劑粒徑選取0～2mm范圍。四是循環(huán)倍率的影響。循環(huán)倍率越大，飛灰的再循環(huán)延長了脫硫劑在床內(nèi)的停留時間，提高了脫硫劑的利用率，脫硫效率越高。
(二)設(shè)計原則
一是根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的原理，結(jié)合現(xiàn)場實際，采用成熟的脫硫工藝技術(shù)。脫硫系統(tǒng)的設(shè)計脫硫效率應(yīng)滿足當(dāng)前國家排放標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)保局的要求，并考慮滿足今后不斷趨于嚴(yán)格的SO2排放標(biāo)準(zhǔn)。二是項目需要新增加工程的設(shè)計應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的場地條件，力求使流程和布置緊湊、合理。結(jié)合熱電廠的具體情況，新增設(shè)備主要放置在原有原煤堆場內(nèi)，不另外占地。三是脫硫系統(tǒng)的處理能力要滿足三期工程完成后，共4臺75t/h鍋爐40～110%BMCR工況時的達(dá)標(biāo)排放所需脫硫劑運輸能力的要求。四是整個設(shè)備系統(tǒng)設(shè)安全可靠、省電、耐用，同時設(shè)計力求方便檢修。五是工程設(shè)計及設(shè)備選型遵照以下標(biāo)準(zhǔn)：《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn) 燃煤電廠》(征求意見稿)以及《連續(xù)累計自動衡器(皮帶秤)》GB/T7721-2002。
(三)設(shè)計方案
目前，合肥天源熱電有限公司使用石灰石作為脫硫劑，石灰石經(jīng)過粉碎，再由氣力泵輸送到倉庫，通過皮帶輸送到給煤皮帶，與煤混合送至爐內(nèi)，具體流程見下圖：
使用石灰石作為脫硫劑天源熱電有限公司鍋爐最終排放煙氣中二氧化硫濃度符合《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2003)第3時段標(biāo)準(zhǔn)要求，但是石灰石脫硫劑使用成本高昂。
現(xiàn)脫硫系統(tǒng)改造，將使用電石渣代替石灰石作為脫硫劑，所使用的電石渣來源為安徽氯堿化工廠的生產(chǎn)固廢。安徽氯堿化工廠提供的電石渣經(jīng)過壓濾、烘干，最后得到電石渣干粉的含水量可在1%～10%之間調(diào)整。安息角是粉體顆粒流動性的表征參數(shù)，通過對不同含水量電石渣的安息角進(jìn)行測定可以得出，隨著含水量的減少電石渣的安息角也隨之減少，顯出很好的流動性，含水低于15%的電石渣在輸送、儲存過程中不易發(fā)生粘堵，可以準(zhǔn)確配料。安徽氯堿化工提供的電石渣烘干終水分控制在10%以內(nèi)，這樣的電石渣干粉粘性較小、輸送喂料相對便利，能準(zhǔn)確計量。
電石渣干粉通過汽車運送到天源熱電有限公司原煤堆場，在堆場放置時要注意防止雨水或淋煤水對電石渣的澆淋，否則電石渣含水量增大將影響喂料和計量，嚴(yán)重時會導(dǎo)致設(shè)備故障;由于電石渣干粉顆粒細(xì)小，容易產(chǎn)生揚塵，所以堆場周圍也要設(shè)置防風(fēng)圍墻，。堆場電石渣有效堆放貯存量宜滿足鍋爐最大連續(xù)出力時2～4天的消耗量。
設(shè)計合理的脫硫劑給料系統(tǒng)是保證循環(huán)流化床清潔燃燒的前提之一，脫硫劑給料系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)有鍋爐容量以及鍋爐本體給料點的數(shù)量和位置，并合理配置系統(tǒng)設(shè)備及附件的布置。根據(jù)天源熱電有限公司鍋爐容量、燃燒參數(shù)及現(xiàn)有輸煤系統(tǒng)位置和煤場布置，采用爐前混合方式，即在燃料煤輸送過程中加入電石渣干粉脫硫劑，電石渣和煤粉混合后送入爐膛燃燒。具體工藝流程為：在煤粉堆場原有輸煤皮帶上隔板開一個進(jìn)料口，外部裝備料斗，電石渣通過抓斗經(jīng)料斗、給料機、計量器直接輸送到給煤皮帶，和煤一起進(jìn)入爐內(nèi)燃燒實現(xiàn)脫硫，輸送系統(tǒng)可直接利用原有輸煤系統(tǒng)。采用變頻式電子秤控制電石渣量。
增加的設(shè)備有料斗(料斗內(nèi)襯防腐耐磨材料，外壁安裝倉壁振打器)、卸料裝置、計量設(shè)備以及其他輔助設(shè)備(包括電線電纜、計量裝置控制柜等)。同時，值得注意的是電石渣通過抓斗喂入料斗時會產(chǎn)生揚塵，造成堆場內(nèi)粉塵濃度過高，如果揚塵情況嚴(yán)重，可能影響行車操作員視線，若出現(xiàn)此類情形應(yīng)考慮采取局部收塵措施，保持堆場內(nèi)的工作環(huán)境。
(四)設(shè)計參數(shù)
1.料斗尺寸
根據(jù)天源熱電有限公司原煤堆場的現(xiàn)場尺寸合理設(shè)計，料斗位置設(shè)在輸煤皮帶上部隔板上，其頂部要和行車抓斗保持一定安全距離，在保證料斗有較大角度的前提下，開口盡量擴(kuò)大，料斗內(nèi)襯防腐材料，減少電石渣對料斗的腐蝕作用;同時，使落料順暢，料斗外壁上安裝倉壁振打器，一旦出現(xiàn)結(jié)料或堵料，利用其進(jìn)行輔助卸料。
2.卸料裝置
卸料裝置的選型以電石渣用量為依據(jù)，保證電石渣能順暢的從料斗下落。
3.計量設(shè)備
含水15%時電石渣的松散容重為600g/L，屬于輕質(zhì)物料， 1～50微米顆粒為80%以上，電石渣中顆粒微細(xì)，計量設(shè)備的選型要求計量精度高準(zhǔn)確度高、調(diào)節(jié)靈活、可靠耐用，選型依據(jù)為電石渣輸送量。目前，兩臺爐運行耗煤量115 600噸/年，煤的平均含硫量在0.62%，以此為用煤量依據(jù)，設(shè)計計量能力要保證三期工程建成后四臺鍋爐脫硫電石渣的用量，同時考慮到原煤含硫量的波動，選取一定保證系數(shù)，循環(huán)流化床最佳脫硫 Ca/S在1.5～2.5之間;同時，考慮未來SO2排放標(biāo)準(zhǔn)限額的進(jìn)一步嚴(yán)格，根據(jù)以上條件確定電石渣的使用量。結(jié)合現(xiàn)場空間尺寸，選用設(shè)備為TDGSK皮帶定量給料機，采用PLC控制，系統(tǒng)穩(wěn)定，計量準(zhǔn)確，稱量精度≤3%，能適時調(diào)節(jié)脫硫劑給料量，保證達(dá)到需要的脫硫效率，檢修方便，性價比高。
三、結(jié)論
無論是新建熱電廠還是現(xiàn)有熱電廠改造工程，在符合適用條件的情況下，根據(jù)自身環(huán)保需要結(jié)合生產(chǎn)效益，采用電石渣代替原有石灰石，實現(xiàn)爐床清潔燃燒，具有以下優(yōu)勢。一是本項目以電石渣代替石灰石作為循環(huán)流化床鍋爐的脫硫劑，在技術(shù)上可行，工藝成熟、適用，設(shè)備全部國產(chǎn)化，而且以廢治廢，符合國家環(huán)保政策，是一項環(huán)保示范工程。二是本工程建成投產(chǎn)，污染得到了治理，有良好的社會效益;又大大降低了脫硫劑的使用成本，環(huán)保治理費用大幅降低，節(jié)約生產(chǎn)成本;同時，投資回報期短，有相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。三是它投資少、見效快，是熱電廠節(jié)能降耗的有效措施之一，能給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，值得提倡。